量子场中的量子传感
估计编码在量子探针哈密顿量中的经典参数是量子计量学中一项基础且深入研究的任务。教科书式范例是利用二能级探针估计经典场振幅的半经典拉比模型。本工作探索了其全量子对应场景:通过二能级原子与相干量子化场的相互作用来估计场振幅。针对这两种计量场景,研究重点聚焦于原子探针约化态的量子费希尔信息(QFI)。在半经典拉比模型中,QFI与场振幅无关且随相互作用时间τ呈二次增长;而在原子与场单模相干态相互作用时,QFI受限于相干态非正交性决定的常数4。研究发现该极限仅在真空条件下可逼近。大振幅α极限下,QFI在τ=O(1)和τ=O(α²)时达到最大值1.47,并在更长时间尺度呈现周期性复苏。当原子与相干态序列相互作用时,由于原子与辐射场间纠缠产生(反作用),QFI虽可随时间增长但被约束为线性标度——除非模式数量与其总能量发散。最终在连续作用极限(原子与多个弱相干态相互作用)下,这种反作用可简化为自发辐射效应,从而产生最优相互作用时间和QFI速率。